CN203039533U - 一种双定子永磁直驱发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种双定子永磁直驱发电机，包括前轴承组件、转子、内定子装配、外定子装配及后轴承组件：外定子装配包括发电机外壳以及安装在发电机外壳内的外定子，发电机外壳上设有安装孔；后轴承组件包括后法兰、后轴承支撑、后轴承以及转子后支撑，后法兰外圆周以及转子后支撑的外圆周和中部均设有沿圆周布置的安装孔；转子前端与前轴承组件的转子转盘固定连接，后端与转子后支撑固定连接；内定子装配的内定子支架的后侧与后轴承支撑固定连接；发电机外壳前端通过前法兰与前轴承组件连接，后端与后法兰固定连接。本实用新型提供的风力发电机单位体积的输出功率大，大型发电机的装配工艺难度降低、成本减低。

Description

一种双定子永磁直驱发电机

技术领域

本实用新型涉及永磁直驱发电机领域，特别是涉及一种双定子永磁直驱发电机。

背景技术

风电技术的不断升级成了现在国内风电产业的主题，主要表现在单机容量的增加、新技术的风力发电机组、提高风能利用率等方面，同时更加重视机组的安全性和系统的可靠性控制。国家大力支持海上风能的开发，发展海上风电场、研制适于海上的大型风力发电机组将成为重点技术。

目前，内陆风电场安装的机组主要有双馈式机组和永磁直驱风力发电机组，由于双馈发电机组的额定转速较高，需要专用的风电齿轮箱，而由于机组运行的环境极为恶劣，齿轮箱损坏的问题成了双馈式机组致命的缺点。国内的一些厂家采用永磁直驱风电机组取代双馈式机组，省去了笨重的主轴、轴承座、齿轮箱和联轴器等传动链，避免了机械设备因不同心而产生的跳动和振动，提高机组转换效率，提高风电机组的可靠性。

但是现有的永磁直驱发电机，在实际使用时却发现其结构中还存在有若干缺点，因而未能达到最佳的使用效果，其缺点可归纳如下：

1、当永磁直驱风力发电机的功率达到数兆瓦时，其体积变得相当庞大，给运输带来极大的困难。

2、风力发电机单位体积的输出功率小，大型发电机的装配工艺难度大、成本高。

由此可见，上述现有的永磁直驱发电机在结构、装配与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种单位体积的输出功率大、电机体积和重量小且成本低的新的永磁直驱发电机,成为当前业界极需改进的目标。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种双定子永磁直驱发电机，使其单位体积的输出功率大、电机体积和重量小，从而克服现有的大型发电机体积大、装配工艺难度大的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种双定子永磁直驱发电机，包括前轴承组件、转子、内定子装配、外定子装配及后轴承组件，所述的前轴承组件包括主轴、前轴承和转子转盘；所述的内定子装配包括内定子支架和内定子；所述的外定子装配包括发电机外壳以及安装在发电机外壳内的外定子，发电机外壳上设有安装孔；所述的后轴承组件包括后法兰、与后法兰固定连接的后轴承支撑、安装在后轴承支撑上的后轴承以及安装在后轴承上的转子后支撑，后法兰外圆周以及转子后支撑的外圆周和中部均设有沿圆周布置的安装孔；所述的转子前端与转子转盘固定连接，后端与转子后支撑固定连接；所述的内定子支架的后侧与后轴承支撑固定连接；所述的发电机外壳前端通过前法兰与前轴承组件连接，后端与后法兰固定连接。

作为本实用新型的一种改进，本实用新型还可通过以下方案实现：

一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的后轴承为滚动轴承。

一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的前轴承为双列圆锥滚子轴承。

一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的前、后轴承均配有润滑设备。

一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的内定子支架为一个水平支架及两个垂直支架构成的杯型结构。

一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的后轴承支撑包括一环面以及与该环面垂直的圆柱面，其环面与后法兰固定连接，后轴承安装在后轴承支撑的圆柱面上。

一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的内定子支架内侧装有刹车设备和转子锁定设备。

一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的后轴承支撑和后法兰上均设有减重孔。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

1、风力发电机功率增大到数兆瓦时，体积较小，运输方便。

2、风力发电机单位体积的输出功率大，大型发电机的装配工艺难度降低、成本减低。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型一种双定子永磁直驱发电机的结构示意图。

图2是本实用新型一种双定子永磁直驱发电机的内定子装配结构示意图。

图3是本实用新型一种双定子永磁直驱发电机的后轴承组件结构示意图。

图4是本实用新型安装内定子装配的状态示意图。

图5是本实用新型安装外定子装配的状态示意图。

图6是本实用新型安装前轴承组件的状态示意图。

具体实施方式

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能大幅降低兆瓦级及以上永磁直驱风力发电机体积功率比和成本的双定子永磁直驱风力发电机及其装配工艺方法。

请参阅图1所示，本实用新型双定子永磁直驱发电机，包括前轴承组件、转子2、内定子装配3、外定子装配、后轴承组件及连接螺栓。

其中，前轴承组件包括与轮毂101通过螺栓固定连接的主轴51，套装在主轴51上的前轴承52，以及通过六角头螺栓56与主轴51紧固连接的转子转盘55。其中，前轴承52优选为双列圆锥滚子轴承，可设置有前轴承后端盖53和前轴承密封组件54，并配有润滑设备。

请配合参阅图2所示，内定子装配3包括内定子支架32和内定子31。内定子支架32可采用如图所示一个水平支架及两个垂直支架构成的杯型结构，并在内定子支架32的内侧装有刹车设备95和转子锁定设备34，转子锁定设备34与内定子支架32通过六角头螺栓组合35连接。内定子31通过其铁芯安装在内定子支架32上，并装配有冷却水管33，接有内定子外接线36。

外定子装配包括发电机外壳42、安装在发电机外壳42内的外定子41及其外接电缆43，并在发电机外壳上设有安装孔。

后轴承组件包括后法兰11、与后法兰11固定连接的后轴承支撑16、安装在后轴承支撑16上的后轴承17以及安装在后轴承17上的转子后支撑19。其中，后法兰11的外圆周以及转子后支撑19的外圆周和中部均设有沿圆周布置的安装孔。后轴承17可采用滚动轴承，并可配有润滑设备。

后轴承支撑16可如图所示包括一环面以及与该环面垂直的圆柱面，其环面一侧与后法兰11通过铰制孔螺栓12进行连接，并在后轴承支撑16的圆柱面上压装有轴套15，轴套15连接有后轴承密封组件14，后轴承密封组件14的另一端通过六角头螺栓13与转子后支撑19连接。后轴承17即安装在后轴承支撑16的圆柱面上，并通过锁紧螺母18进行锁紧。此外，还可在后轴承支撑16和后法兰11上设置减重孔。

转子2的前端与转子转盘55固定连接，后端与转子后支撑19固定连接；所述的内定子支架的后侧与后轴承支撑固定连接；发电机外壳42前端通过前法兰91与前轴承组件连接，后端与后法兰11固定连接。

由于本结构的结构形式比较复杂，装配比较困难，因此，安装时，先将此结构的各部分组件分步装配再进行总装配。第一步到第五步均为预组装流程，第六步及以后为总装配流程。

第一步，后轴承组件的预组装，参见图3所示，首先将轴套15压装到后轴承支撑16上，将右端后轴承密封组件14套装到轴套15上；再将后轴承17加热安装到后轴承支撑16上，使用锁紧螺母18对后轴承17进行锁紧；再者，将后法兰11与后轴承支撑16安装，使用铰制孔螺栓12进行连接；将左端后轴承密封组件14安装到转子后支撑19上，通过六角头螺栓13连接，然后将此部件与后轴承17装配，使用六角头螺栓13将右端后轴承密封组件14与转子后支撑19连接。

第二步，转子的预组装，将磁钢及转子压环等附属零件进行装配形成转子2。

第三步，内定子装配3的预组装，参照图2所示。首先，在内定子支架32上进行内定子铁芯的组装，并在叠片与压紧等工作完成后进行嵌线形成内定子31，再接内定子外接线36，然后将冷却水管33装入内定子31，并进行相应的焊接工序，最后将转子锁定设备34装入内定子支架32，使用六角头螺栓组合35固定。

第四步，外定子装配的预组装。在发电机外壳42上进行外定子铁芯的组装，并在叠片与压紧等工作完成后进行嵌线形成外定子41，在外定子41上接入接外接电缆43，即形成外定子装配。

第五步，前轴承组件的预组装。首先，将前轴承密封组件54与前轴承后端盖53装配，形成前轴承后端盖组件；其次，将前轴承52加热装配到主轴51上，再将组装好的前轴承后端盖组件暂时放置于前轴承52上；最后在前轴承52冷却之前，将转子转盘55与主轴51进行装配，并使用六角头螺栓56进行力矩压紧。

第六步，后轴承组件与转子2的组装。在转子后支撑19的外圆周安装孔内通过螺纹旋入转子安装导杆，将转子沿转子安装导杆导入到后轴承组件的合理位置，使用螺栓61进行连接。

第七步，内定子装配3与上一步中装配完成的组件进行装配，参照图4所示。首先将内定子安装导杆62安装到后轴承组件中的转子后支撑19的中部安装孔上，再将滚轮63安装到转子2的前端，此时将内定子装配3沿内定子安装导杆缓缓装入，滚轮63可以保证内定子装配3与转子2之间的气隙。待滚轮即将脱离内定子31时，使用数个气隙隔磁工装64均匀地插入内定子31与转子2之间的气隙，以保证滚轮63脱离内定子装配3后气隙值保证不变。内定子装配3与后轴承支撑16完全配合好后使用铰制孔螺栓65进行连接，最后拆掉内定子安装导杆62。滚轮63和气隙隔磁工装64暂不拆除，等后续步骤完成后允许拆除的时候再做处理。

第八步，将外定子装配与上一步完成的装配组件进行装配，参照图5所示。首先将数根外定子安装导杆71均匀地安装到外发电机外壳42的安装孔中，使外定子安装导杆71穿过后法兰11的安装孔中，外定子装配沿着外定子安装导杆71缓缓地靠近后法兰11的配合面，在滚轮63即将脱离外定子41时，使用数个气隙隔磁工装64均匀地插入外定子41与转子2之间的气隙，以保证滚轮63脱离外定子装配后气隙值保证不变；等到外定子装配与后法兰11完全配合好后使用内六角螺钉72进行连接，最后拆掉外定子安装导杆71和滚轮63。气隙隔磁工装64依然使用，等后续步骤完成后允许拆除的时候再做处理。

第九步，将前轴承组件与上一步完成的装配组件进行装配，参照图6所示，通常在在附属部件例如刹车设备的安装板上设有工装孔，首先将前轴承安装导杆81安装在该工装孔内，然后将前轴承组件中转子转盘55的安装孔套入前轴承安装导杆81，并沿着前轴承安装导杆缓缓安装，在转子转盘55与转子2有足够空间时，取出内定子装配3和转子2之间的气隙隔磁工装64，继续将前轴承组件装入，直至与转子2配合面接触，然后使用螺栓82将两者连接。外定子41和转子2之间的气隙隔磁工装64暂不拆除，等安装前法兰91时再做拆除。

第十步，前法兰91安装及其余零部件的装配。首先，将前轴承密封组件54安装在前法兰91上，然后，将前法兰91通过外定子安装导杆71与上一步完成的装配组件装配，等前法兰91与发电机外壳42的安装面接触后安装六角头螺栓92，并打紧力矩；此时也对轴承螺栓98进行安装，并打紧相应力矩。再对刹车设备95进行安装，并使用自带螺栓连接并打紧力矩。再次连接所有冷却水管33，将接线盒96焊接在后法兰的合适位置，并进行每一极的接线工作，最后安装密封盖组件97。

在这个过程中使用的各种导杆工装，如果可以尽可能的重复使用。

在第三步中，转子锁定设备34的安装可以根据难易程度调整到第十步。

需要整机试验时可在轮毂101上安装润滑设备94和滑环设备93。

如需整机安装机架102，需要安装六角头螺栓103。

此装配流的图示方向可以根据实际需要进行转动调整，所有图示均关于中心线对称。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双定子永磁直驱发电机，包括前轴承组件、转子、内定子装配、外定子装配及后轴承组件，其特征在于：

所述的前轴承组件包括主轴、前轴承和转子转盘；

所述的内定子装配包括内定子支架和内定子；

所述的外定子装配包括发电机外壳以及安装在发电机外壳内的外定子，发电机外壳上设有安装孔；

所述的后轴承组件包括后法兰、与后法兰固定连接的后轴承支撑、安装在后轴承支撑上的后轴承以及安装在后轴承上的转子后支撑，后法兰外圆周以及转子后支撑的外圆周和中部均设有沿圆周布置的安装孔；

所述的转子前端与转子转盘固定连接，后端与转子后支撑固定连接；

所述的内定子支架的后侧与后轴承支撑固定连接；

所述的发电机外壳前端通过前法兰与前轴承组件连接，后端与后法兰固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于：所述的后轴承为滚动轴承。

3.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于：所述的前轴承为双列圆锥滚子轴承。

4.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于：所述的前、后轴承均配有润滑设备。

5.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于:所述的内定子支架为一个水平支架及两个垂直支架构成的杯型结构。

6.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于：所述的后轴承支撑包括一环面以及与该环面垂直的圆柱面，其环面与后法兰固定连接，后轴承安装在后轴承支撑的圆柱面上。

7.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于：所述的内定子支架内侧装有刹车设备和转子锁定设备。

8.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于：所述的后轴承支撑和后法兰上均设有减重孔。

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